JP6528498B2 - Head mounted display - Google Patents
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Description
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の頭部搭載型ディスプレイに関する。 The present invention relates to a head mounted display such as a head mounted display mounted on a head and used.
近年、虚像の形成及び観察を可能にするヘッドマウントディスプレイ(以下、HMDとも言う)等の頭部搭載型ディスプレイとして、導光板によって表示素子からの画像光を観察者の瞳に導くタイプのものが種々提案されている。HMDの使用態様として、映画鑑賞に使用するは、横長のアスペクトを持っていることが望ましい。しかし、例えばスマートフォンの画像等のように縦長のアスペクトを持った画像に対応する用途も存在する。この場合、横長のアスペクトのままであっても、部分表示すれば可能ではあるが、解像度は落ち、また、画面も小さくなる。 In recent years, as a head-mounted display such as a head-mounted display (hereinafter also referred to as HMD) that enables formation and observation of a virtual image, a type in which image light from a display element is guided to the pupil of an observer by a light guide plate Various proposals have been made. As a usage mode of the HMD, it is desirable to have a landscape aspect to use for movie watching. However, there are also applications that correspond to images having a vertically long aspect, such as an image of a smartphone, for example. In this case, even if the aspect is a horizontally long aspect, although it is possible if it is partially displayed, the resolution is reduced and the screen is also reduced.
HMDを構成する頭部搭載型ディスプレイにおいて、表示素子に回転機構を設けたり、トーリック光学系により縦横比を調整したりすることにより、縦横比を変化させて画像を表示させるもの(特許文献1,2参照)が知られている。また、画像表示素子と画像表示素子の画像を目に導く接眼光学系(ハーフミラー)とが一体になって回動可能に構成された映像表示装置が知られている(特許文献3参照)。 In a head mounted display constituting an HMD, an image is displayed by changing the aspect ratio by providing a rotation mechanism in the display element or adjusting the aspect ratio by using a toric optical system (Patent Document 1, 2) is known. Further, there is known an image display apparatus in which an image display element and an eyepiece optical system (half mirror) for guiding an image of the image display element to an eye are integrally rotatable so as to be rotatable (see Patent Document 3).
しかしながら、例えば横長のアスペクト比の画像と縦長のアスペクト比の画像との双方について、高解像度で良好な状態で表示させたいといった使用ニーズに必ずしも対応できるとは限らない。 However, for example, with respect to both an image with a horizontally long aspect ratio and an image with a vertically long aspect ratio, it is not always possible to meet the use needs for displaying in a high resolution and good state.
本発明は、縦横比を変化させて画像を表示可能であって、良好な状態で表示させる頭部搭載型ディスプレイを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a head mounted display capable of displaying an image by changing an aspect ratio and displaying the image in a good state.
本発明に係る頭部搭載型ディスプレイは、映像光を生じさせる映像素子と、映像素子からの映像光を導光する導光光学系と、映像素子における映像光の射出面形状に対応する形状の開口を有する絞りと、映像素子とともに絞りを回動させる回動部とを備える。 The head-mounted display according to the present invention has a video element for generating video light, a light guiding optical system for guiding video light from the video element, and a shape corresponding to an emission surface shape of video light in the video element. A diaphragm having an opening, and a pivoting part for pivoting the diaphragm together with the image element.
上記頭部搭載型ディスプレイでは、回動部によって映像素子を回動させることで、縦横比を変化させて画像を表示可能としている。この際、回動部は、映像素子における映像光の射出面形状に対応する形状の開口を有する絞りを映像素子とともに回動させるので、横長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも縦長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも迷光の発生を抑制でき、導光光学系による映像光の導光を効率的で良好な状態に維持でき、良好な画像表示が可能となる。 In the above-mentioned head mounted display, an image can be displayed by changing the aspect ratio by rotating the video element by the rotation unit. Under the present circumstances, since a rotation part rotates the diaphragm which has an opening of the shape corresponding to the emission surface shape of the picture light in a picture element with a picture element, when displaying the picture of a horizontally long aspect ratio, a long aspect ratio In the case of projecting an image of the above, it is possible to suppress the generation of stray light, maintain the light guiding of the image light by the light guiding optical system in an efficient and good state, and it is possible to display a good image.
本発明の具体的な側面では、映像素子は、矩形領域の画像を形成し、回動部による回動動作に伴い矩形領域の長手方向と短手方向とについて縦横の姿勢を切替え可能である。この場合、長手方向と短手方向とについて縦横方向を入れ替えて縦長の表示と横長の表示との切替えを行うことが可能になる。 According to a specific aspect of the present invention, the video element forms an image of a rectangular area, and can switch between vertical and horizontal postures in the longitudinal direction and the short direction of the rectangular area in accordance with the pivoting operation by the pivoting portion. In this case, it is possible to switch between the vertically long display and the horizontally long display by interchanging the vertical and horizontal directions in the longitudinal direction and the short direction.
本発明の別の側面では、導光光学系は、映像素子の回動による縦横の切替えに対して縦横の双方に対して映像光を導光させる有効領域を有する。この場合、縦長の表示と横長の表示との双方について画像がけられることなく適切に表示を行うことができる。 In another aspect of the present invention, the light guide optical system has an effective area for guiding the image light in both the vertical and horizontal directions with respect to the vertical and horizontal switching by the rotation of the image element. In this case, it is possible to properly display both the vertically long display and the horizontally long display without any image degradation.
本発明のさらに別の側面では、導光光学系は、映像素子からの映像光を通過させる光学面として軸対称曲面と非軸対称曲面とを含み、回動部は、導光光学系を構成する光学部材のうち軸対称曲面を含む光学部材を回動させる。この場合、回動部の回動によって導光光学系の一部が回動しても、導光光学系の導光での映像光の屈折や反射の作用を変化させないようにすることができる。 In still another aspect of the present invention, the light guiding optical system includes an axisymmetric curved surface and a non-axisymmetric curved surface as an optical surface through which image light from the image element passes, and the rotating unit configures the light guiding optical system. Among the optical members to be moved, the optical member including the axisymmetric curved surface is rotated. In this case, even if a part of the light guiding optical system is turned by the turning of the turning part, the action of refraction and reflection of the image light in the light guiding of the light guiding optical system can not be changed. .
本発明のさらに別の側面では、導光光学系は、軸対称曲面を光学面として有する軸対称レンズと、非軸対称曲面を光学面として有する非軸対称レンズとを含み、回動部は、映像素子から軸対称レンズまでを回動させる。この場合、回動部の回動によって映像素子から軸対称レンズまでを回動させ画像表示の縦横切替えを行うことができる。 In still another aspect of the present invention, the light guiding optical system includes an axially symmetric lens having an axially symmetric curved surface as an optical surface, and a non-axially symmetric lens having a non-axially symmetric curved surface as an optical surface, The image element to the axisymmetric lens are rotated. In this case, the image display can be switched in the vertical and horizontal directions by rotating the image element to the axisymmetric lens by the rotation of the rotation portion.
本発明のさらに別の側面では、回動部は、導光光学系の光軸回りに回動動作を行う。 In still another aspect of the present invention, the pivoting portion pivots around the optical axis of the light guide optical system.
本発明のさらに別の側面では、導光光学系を構成する複数の光学部材を固定する鏡筒をさらに備え、鏡筒は、映像素子に接続されるとともに導光光学系のうち軸対称曲面のみで構成される光学部材を収納する第1鏡筒部材と、導光光学系のうち非軸対称曲面を含む光学部材を収納する第2鏡筒部材とで構成され、回動部は、鏡筒のうち第1鏡筒部材を回動する。この場合、鏡筒を構成する第1鏡筒部材と第2鏡筒部材とにより回動部で回動させる部分とさせない部分とを切り分けて適切な回動動作を行うことができる。 According to still another aspect of the present invention, the optical system further comprises a lens barrel for fixing a plurality of optical members constituting the light guiding optical system, and the lens barrel is connected to the image element and only the axially symmetric curved surface of the light guiding optical system And a second lens barrel member for housing an optical member including a non-axisymmetric curved surface in the light guide optical system, and the rotating portion is a lens barrel The first lens barrel member is pivoted. In this case, the first lens barrel member constituting the lens barrel and the second lens barrel member can separate the portion to be rotated by the rotation portion and the portion not to be rotated, and perform an appropriate rotation operation.
本発明のさらに別の側面では、絞りは、第1鏡筒部材と第2鏡筒部材との結合部分において、第1鏡筒部材側に設けられ、回動部により第1鏡筒部材とともに回動される。この場合、回動部を構成するために必要な機構を設置させやすくなる。 In still another aspect of the present invention, the diaphragm is provided on the side of the first lens barrel member at the joint portion of the first lens barrel member and the second lens barrel member, and is rotated together with the first lens barrel member by the rotating portion. Be moved. In this case, it becomes easy to install a mechanism necessary to configure the pivoting portion.
本発明のさらに別の側面では、導光光学系は、内面で反射させることにより映像光を導光する導光部材と、導光部材に貼り合せることで外界光と映像光とを重複して視認させる光透過部材とを有する導光装置を含み、第2鏡筒部材は、導光装置を位置決めする。この場合、映像光と外界光とを重畳させるシースルータイプの光学系を構成することができる。 In still another aspect of the present invention, the light guiding optical system overlaps the light from the outside with the light from the light guiding member for guiding the light by reflecting the light on the inner surface and the light guiding member. And a second lens barrel member positions the light guide device. In this case, it is possible to configure a see-through type optical system in which the image light and the external light are superimposed.
本発明のさらに別の側面では、回動部は、第1鏡筒部材と第2鏡筒部材との結合部分にストッパー機構を有する。この場合、例えばストッパー機構としての凹凸構造とストッパーとによって回動部による回動の範囲(回動可能な角度)を定めることができる。 In still another aspect of the present invention, the pivoting portion has a stopper mechanism at a joint portion between the first barrel member and the second barrel member. In this case, for example, the range (pivotable angle) of pivoting by the pivoting portion can be determined by the concavo-convex structure as the stopper mechanism and the stopper.
本発明のさらに別の側面では、回動部の回動範囲は、90°である。この場合、縦長の表示と横長の表示との切替えに十分な回動ができる。 In still another aspect of the present invention, the pivoting range of the pivoting portion is 90 °. In this case, sufficient rotation can be performed to switch between the vertically long display and the horizontally long display.
本発明のさらに別の側面では、回動部は、回動動作をさせるためのアクチュエーターを含む。この場合、アクチュエーターにより縦長の表示と横長の表示との自動切替が可能になる。 In still another aspect of the present invention, the pivoting portion includes an actuator for causing a pivoting motion. In this case, the actuator enables automatic switching between vertically long display and horizontally long display.
以下、図1等を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る頭部搭載型ディスプレイについて詳細に説明する。 Hereinafter, a head mounted display according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and the like.
図1に示すように、本実施形態の導光装置を含む頭部搭載型ディスプレイ100は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この頭部搭載型ディスプレイ100を装着した観察者又は使用者に対して虚像による画像光(映像光)を視認させることができるとともに、観察者に外界像をシースルーで視認又は観察させることができる。頭部搭載型ディスプレイ100は、観察者の眼前を透視可能に覆う第1及び第2導光装置20a,20bと、両導光装置20a,20bを支持する枠部102と、枠部102に付加された第1及び第2像形成本体部105a,105bとを備え、左右一対の構成で両眼視をさせることができるものとなっている。ここで、図面上で左側の第1導光装置20aと第1像形成本体部105aとを組み合わせた第1表示装置100Aは、右眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも頭部搭載型ディスプレイとして機能する。また、図面上で右側の第2導光装置20bと第2像形成本体部105bとを組み合わせた第2表示装置100Bは、左眼用の虚像を形成する部分であり、単独でも頭部搭載型ディスプレイとして機能する。
As shown in FIG. 1, the head mounted
さらに、頭部搭載型ディスプレイ100は、枠部102等に対して着脱可能であるとともに観察者の視力や体型に合わせて調整可能なインナーフレームINを装置の内側、すなわち人体と直接触れる側に設けている。取り換え可能なインナーフレームINを設けることで、例えば観察者が自己の体型にあったインナーフレームINを選択したり、複数の観察者が1つの頭部搭載型ディスプレイ100を使い回す場合に、他人の鼻や耳等が触れた箇所に直接接触することなく頭部搭載型ディスプレイ100を利用したりすることが可能となる。
Furthermore, the head-mounted
図2(A)〜2(C)は、頭部搭載型ディスプレイ100の内部構造を示しており、図2を図1と比較することで、頭部搭載型ディスプレイ100の外観と内部とが対比される。例えば、第1及び第2像形成本体部105a,105bは、鏡筒39に収納される投射レンズ30や、映像表示素子(映像素子)82を含む画像表示装置80でそれぞれ構成される。また、図3は、図2において、インナーフレームINを取り付けた状態を示す図であり、図3(A)〜3(C)は、図2(A)〜2(C)にそれぞれ対応する。なお、図3(A)においてインナーフレームINのうち、つる部分TA,TB(図1参照)については、省略している。
FIGS. 2A to 2C show the internal structure of the head mounted
図1〜図3の各図において外観や内部を示すように、頭部搭載型ディスプレイ100に設けた枠部102は、上端側に配置されるフレーム107と、フレーム107に沿ってその裏側に配置される樹脂部108とを備える。なお、頭部搭載型ディスプレイ100は、下側に枠状の部分のない構成となっている。枠部102を構成するフレーム107は、U字状に折れ曲がった細長い板状の部材であり、観察者にとっての眼の並びに対応する方向である左右の横方向に延びる正面部107aと、観察者にとっての前後に対応する方向である奥行き方向に延びる一対の側面部107b,107cとを備える。フレーム107、すなわち正面部107aと側面部107b,107cとは、アルミダイカストその他の各種金属材料で形成された金属製の一体部品である。樹脂部108は、フレーム107に沿って配置され、フレーム107と嵌合することでこれと協働して例えば画像形成のための各種ケーブル等を収納可能にしている。フレーム107において、正面部107a及び樹脂部108の奥行き方向の幅は、第1及び第2導光装置20a,20bに対応する導光装置20の厚み又は幅と同程度となっている。フレーム107の左側方、具体的には正面部107aにおける向かって左端部から側面部107bにかけての部分には、第1導光装置20aと第1像形成本体部105aとがアライメントされ例えばネジ止めによって直接固定されることにより、支持されている。また、フレーム107の右側方、具体的には正面部107aにおける向かって右端部から側面部107cにかけての部分には、第2導光装置20bと第2像形成本体部105bとがアライメントされ例えばネジ止めにより直接固定されることによって、支持されている。なお、第1導光装置20aと第1像形成本体部105aとは、嵌合によって互いにアライメントされ、第2導光装置20bと第2像形成本体部105bとは、嵌合によって互いにアライメントされる。
As shown in the external appearance and the interior in each of FIGS. 1 to 3, the
枠部102を構成するフレーム107及び樹脂部108は、第1及び第2像形成本体部105a,105bを支持するだけでなく、これらを覆うカバー状の外装部材105dと協働して第1及び第2像形成本体部105a,105bの内部を保護する役割を有する。なお、フレーム107は、第1及び第2像形成本体部105a,105bに連結される第1及び第2導光装置20a,20b(導光装置20)の根元側を除いた上側部分と離間するか又は緩く接している。このため、中央の導光装置20と、フレーム107を含む枠部102との間に熱膨張率の差があっても、枠部102内での導光装置20の膨張が許容され、導光装置20に歪み、変形、破損が生じることを防止できる。
The
例えば図3に示すように、インナーフレームINは、矯正用の眼鏡レンズを挿入可能な一対の枠体部分PA,PBと、一対の枠体部分PA,PBの左右両端から後方のつる部分(テンプル)TA,TB(図1参照)とを有する。また、インナーフレームINに付随して、鼻受部40が設けられている。鼻受部40は、観察者の鼻に当接することによって枠部102を支持する役割を有する。つまり、枠部102は、鼻に支持される鼻受部40と耳に支持される一対のつる部分TA,TBとによって、観察者の顔前に配置されることになる。
For example, as shown in FIG. 3, the inner frame IN includes a pair of frame portions PA and PB into which the spectacle lens for correction can be inserted and a temple portion (temple behind the left and right ends of the pair of frame portions PA and PB) ) TA, TB (see FIG. 1). In addition, a
以下、図2〜5等を参照して、第1及び第2表示装置100A,100Bについて説明する。以下では、特に、第1及び第2表示装置100A,100Bのうち、左眼用の第2表示装置100Bについて主に説明するが、第1表示装置100Aについても同様の構造及び機能を有する。図2等に示すように、第2表示装置100Bは、投影用の光学系である導光光学系70と、映像光を形成する画像表示装置80とを備えると見ることができる。導光光学系70は、画像表示装置80によって形成された画像を虚像として観察者の眼に投射する役割を有する。導光光学系70は、結像用の投射レンズ30と、第2導光装置20b(導光装置20)とを備える。
Hereinafter, the first and
画像表示装置80は、透過型の空間光変調装置である映像表示素子(映像素子)82のほか、映像表示素子82へ照明光を射出するバックライトである照明装置や、映像表示素子82等の動作を制御する駆動制御部を有する(図示略)。映像表示素子82は、映像素子ケース86に収納されており、映像素子ケース86を介して結像用の投射レンズ30を収納する鏡筒39に組付けされている。言い換えると、鏡筒39は、映像表示素子82から導光装置20までの間に配置される連結部材となっており、その鏡筒39は、導光装置20に連結されて導光装置20のうち導光部材10を部分的に覆いつつ導光装置20と投射レンズ30とを連結する連結部材となっている。鏡筒39のより詳しい構造については、後述する。ここで、例えば図5において、映像表示素子82におけるパネル面の形状として概念的に示される第1映像領域RR1については、矩形領域であり、アスペクト比が16:9の比率の横長の形状となっているものとする。本実施形態では、映像表示素子82は、第1映像領域RR1で示す矩形領域の画像を形成し、第1映像領域RR1の長手方向D1(横方向)と短手方向D2(縦方向)とについて回動動作に伴い縦横を切替え可能となっている。すなわち、画像表示装置80を光軸の回りに回動させて、上記のような横長の状態(第1の姿勢)から、長手方向D1を縦方向とし短手方向D2を横方向となった縦長の状態(第2の姿勢)に切替え可能となっている。
The
投射レンズ30は、構成要素として、入射側光軸(光軸AX)に沿って例えば3つの光学素子である第1〜第3レンズLL1〜LL3(例えば図9(B)参照)を備える投射光学系であり、鏡筒39に収納されている。各光学素子は、非軸対称な曲面(自由曲面)と軸対称な非球面(軸対称非球面)との双方を含む非球面レンズであり、導光装置20の導光部材10と協働して導光部材10の内部に映像表示素子82の表示像に対応する中間像を形成した上で最終的に観察者の眼に向けて映像光を導光する。
The
導光装置20は、既述のように、導光及び透視用の導光部材10と、透視用の光透過部材50とで構成されている。導光部材10及び光透過部材50の本体部分は、例えばシクロオレフィンポリマー等の可視域で高い光透過性を示す樹脂材料で形成されており、例えば金型内に熱可塑性樹脂を注入・固化させることによりそれぞれ成形される。なお、導光部材10は、上記のように、プリズム型の導光装置20の一部であり、一体の部材であるが、光射出側の第1導光部分11と光入射側の第2導光部分12とに分けて捉えることができる。光透過部材50は、導光部材10の透視機能を補助する部材(補助光学ブロック)であり、導光部材10と一体的に固定され1つの導光装置20となっている。
As described above, the
ここで、第2表示装置100Bを構成する上記各光学部材すなわち導光光学系70及び画像表示装置80は、鏡筒39により収納・固定されることで、一体化されている。特に、本実施形態では、例えば図5に示すように、鏡筒39が2つの分割可能な第1鏡筒部材39aと第2鏡筒部材39bとが結合することで構成されている。すなわち、導光光学系70及び画像表示装置80を構成する各光学部材のうち一部が第1鏡筒部材39aに収納されて位置決めされ、残りが第2鏡筒部材39bに収納されて位置決めされている。鏡筒39を構成する第1及び第2鏡筒部材39a,39bのうち、第2鏡筒部材39bは、枠部102のフレーム107に組み付けられて固定されている。これに対して、第1鏡筒部材39aは、固定された第2鏡筒部材39bに嵌合して光軸AX(図9(B)等参照)の回りに回動可能となっている。これにより、図6(A)〜6(D)に示すように、映像表示素子82における第1映像領域RR1のアスペクト比が16:9の比率の横長となる第1の姿勢となる状態と、アスペクト比が9:16の比率の縦長となる第2の姿勢となる状態とに切替え可能となっている。言い換えると、頭部搭載型ディスプレイ100は、鏡筒39の結合部分BIにおいて映像表示素子82とともに導光光学系70を構成する各光学部材を収納した第1鏡筒部材39aを光軸AX(図9(B)等参照)の回りに回動動作させる機構としての回動部RPを有している。
Here, the respective optical members constituting the
以下、図7等を参照して、鏡筒39の結合部分BIにおける回動部RPの一構成例について説明する。図7(A)は、第2表示装置100Bのうち第1鏡筒部材39a側の様子について示す拡大斜視図である。また、図7(B)は、第2表示装置100Bのうち第2鏡筒部材39b側の様子について示す拡大斜視図である。なお、図示のように、第2鏡筒部材39bは、枠部102に組み付けられた状態となっている。回動部RPは、各光学部材を光軸回りに回動動作させるために、結合部分BIにおいて一対の凹凸構造USと、一対のストッパーSPとをストッパー機構SOとして有する。また、図示を省略するが、回動部RPは、必要に応じで一対の凹凸構造USや一対のストッパーSPによるストッパー機構SOのほか、図示を省略する回動動作を行うためのアクチュエーター(例えばマイクロモーター等による)を有する。まず、図7(A)に示すように、回動部RPを構成する一対の凹凸構造USは、第1鏡筒部材39aの先端側の部分(すなわち第2鏡筒部材39bとの取付部分)である取付部Daに設けられている。これに対して、図7(B)に示すように、回動部RPを構成する一対のストッパーSPは、第2鏡筒部材39bの先端側の部分(すなわち第1鏡筒部材39aとの取付部分)である取付部Dbに設けられている。対向して設けられた一対の凹凸構造USのエッジ部分EPが一対のストッパーSPにより回転量を規制されることによって、第1鏡筒部材39aは、枠部102に固定された第2鏡筒部材39bに対して光軸の回りに90°回転可能となっている。すなわち、ストッパー機構SOを構成する一対の凹凸構造USと一対のストッパーSPとが各光学部材の回動動作を行う回動部RPにおける回動範囲すなわち回動可能な角度(上記の場合90°)を規定するものとして機能している。
Hereinafter, with reference to FIG. 7 etc., one structural example of rotation part RP in the joint part BI of the
なお、図示のように、回動方向に関する一対のストッパーSPにおいて、ストッパー本体部SPaの前後には、小突起PRが設けられている一方、一対の凹凸構造USには小突起PRに対応して溝部GGが一対の凹凸構造USの内面側に設けてもよい。この小突起PRと溝部GGとが当たることで、小さな衝撃が発生し、光軸の回りに90°回転させて止める位置であるストッパー位置の直前においてクリック感やクリック音を与える(すなわち観察者に回転動作が終了したことを伝える)ことができる。 As illustrated, in the pair of stoppers SP in the rotational direction, small protrusions PR are provided before and after the stopper main body portion SPa, while the pair of concave and convex structures US corresponds to the small protrusions PR. The groove portion GG may be provided on the inner surface side of the pair of concavo-convex structures US. A small impact is generated by the contact between the small projection PR and the groove GG, and a click feeling or click sound is given immediately before the stopper position which is a position to be rotated 90 ° around the optical axis (ie, to the observer) It can be notified that the rotation operation has ended).
ここで、図7(A)に示すように、本実施形態では、回動部RPによって第1鏡筒部材39aとともに回動される光学部材の1つとして、投射レンズ30に付随して設けられる絞りSTが含まれている。この絞りSTは、映像表示素子82におけるパネル面の形状(図5等の第1映像領域RR1参照)すなわち映像光の射出面形状に対応した形状の開口OPを有している。具体的には、図示のように、開口OPの形状は、図5等に示す横長の第1映像領域RR1に対応して長手方向に沿った方向に長く延びる長円形状を有している。これにより、第1映像領域RR1からの映像光について効率的かつ的確な遮光処理を行うことで、例えば迷光の発生を抑制できる。本実施形態では、映像表示素子82の回動において映像表示素子82とともに絞りSTを回動させる機構となっている。これにより、回動動作において、映像表示素子82におけるパネル面の形状と開口OPの形状との関係を変えることなく維持させるものとなるので、第1の姿勢の状態である横長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも、第2の姿勢の状態である縦長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも、迷光の発生を抑制でき、導光光学系70による映像光の導光を良好な状態に維持でき、良好な画像表示が可能となる。
Here, as shown in FIG. 7A, in the present embodiment, the
図8は、頭部搭載型ディスプレイ100における可動部MMと固定部FFとについて示す図である。すなわち、可動部MMは、鏡筒39の第1鏡筒部材39aに接続する部分であり、固定部FFは、鏡筒39の第2鏡筒部材39bに接続する部分である。図示のように、上記のような回動部RPにより回動される可動部MMは、左右一対で設けられた表示装置100A,100Bのうち、後端側(装着時において耳に近い側)に配置される。一方、固定部FFは、枠部102のフレーム107に固定される。本実施形態のように左右一対で表示装置100A,100Bを設けることで両眼視可能とした場合、回動部RPによる回動動作を左右で同期させて行う態様が考えられる。このためには、例えば回動部RPを構成する機構としてアクチュエーターを有するものとし、アクチュエーターにより左右にある一対の可動部MMを同期して回動させればよい。
FIG. 8 is a view showing the movable part MM and the fixed part FF in the head-mounted
以下、図9等を参照して、画像表示装置80から射出された映像光を導光する導光光学系70の構成について詳細に説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 9 etc., the structure of the light guide
まず、図9(A)、9(B)及び図10(A)〜10(C)を参照して、導光装置20について詳細に説明する。上述のように、導光装置20は、導光部材10と光透過部材50とで構成されている。このうち、導光部材10は、平面視において、鼻に近い中央側(眼前側)の部分が直線状に延びている。導光部材10のうち、鼻に近い中央側つまり光射出側に配置されている第1導光部分11は、光学的な機能を有する側面として、第1面S11と、第2面S12と、第3面S13とを有し、鼻から離れた周辺側つまり光入射側に配置されている第2導光部分12は、光学的な機能を有する側面として、第4面S14と、第5面S15とを有する。このうち、第1面S11と第4面S14とが連続的に隣接し、第3面S13と第5面S15とが連続的に隣接する。また、第1面S11と第3面S13との間に第2面S12が配置され、第4面S14と第5面S15とは大きな角度を成して隣接している。さらに、ここでは、対向した配置となっている第1面S11と第3面S13とが互いに略平行な平面形状となっている。一方、光学的な機能を有する他の面、すなわち第2面S12、第4面S14及び第5面S15は、非軸対称な曲面(自由曲面)となっている。また、上記各面のうち、第2面S12には、ハーフミラー層が付随している。このハーフミラー層は、金属反射膜や誘電体多層膜を成膜することにより形成される光透過性を有する反射膜(すなわち半透過反射膜)であり、映像光に対する反射率が、シースルーによる外界光の観察を容易にする観点で、例えば20%に設定され、映像光に対する透過率は、例えば80%に設定される。また、第5面S15は、無機材料で形成される光反射膜RMを成膜することで形成され、反射面として機能する。
First, the
なお、導光装置20において、導光部材10は、光透過部材50と接着層CCを介して貼り合されることで接合されており、導光部材10及び光透過部材50の接合面と、接着層CCとで構成される部分を、接合部CNとする。
In the
光透過部材50は、光学的な機能を有する側面として、第1透過面S51と、第2透過面S52と、第3透過面S53とを有する。ここで、第1透過面S51と第3透過面S53との間に第2透過面S52が配置されている。第1透過面S51は、導光部材10の第1面S11を延長した面上にあり、第2透過面S52は、当該第2面S12に対して接着層CCによって接合され一体化されている曲面であり、第3透過面S53は、導光部材10の第3面S13を延長した面上にある。このうち第2透過面S52と導光部材10の第2面S12とは、薄い接着層CCを介しての接合によって一体化されるため、略同じ曲率の形状を有する。
The
なお、導光装置20は、導光部材10及び光透過部材50となるべき基材が接合部CNで接合された上で、接合された基材をディップ処理によってコーティングされることで形成されている。つまり、導光部材10のハードコート層27は、光透過部材50とともに導光装置20全体に設けられている。また、導光装置20は、光源側(根元側)に位置する先端部が鏡筒39のうち第2鏡筒部材39bの端部39t(図2等参照)に嵌合することで組付けられ、固定されている。
In addition, after the base material which should become the
導光装置20の構造について、上記光学的構造以外のものとして、例えば図10(A)に示すように、上辺側にリブ10nが形成されている。リブ10nは、複数のリブ部分(凸部)10pと複数の拡幅部(凸部)10qとを交互に連結した構造を有し、全体として導光装置20の縁に沿って直線的に細長く延びている。このようなリブ10nがフレーム107(図1,2参照)に近い上辺側に形成されることで、導光装置20のフレーム107に対するアライメントが可能になっている。
As for the structure of the
次に、図9(B)及び図10(C)を参照して、投射レンズ30について詳細に説明する。投射レンズ30は、既述のように、構成要素として入射側光軸に沿って第1〜第3レンズLL1〜LL3を備えており、これらが鏡筒39に収納されている。これらの構成要素のうち、相対的に光路下流側に配置される第1レンズLL1は、非軸対称な曲面(自由曲面)をレンズ面として含む一方、相対的に光路上流側に配置される第2及び第3レンズLL2,LL3は、軸対称な球面又は非球面のみをレンズ面として含んで構成されている。ここでは、図示のように、第1〜第3レンズLL1〜LL3のうち、第3レンズLL3が第1鏡筒部材39aに収納されており、第1及び第2レンズLL1,LL2が第2鏡筒部材39bに収納されている。
Next, the
以上のような構成の場合、導光光学系70を構成する導光装置20及び投射レンズ30のうち、投射レンズ30の第3レンズLL3のみが回動部RPによる第1鏡筒部材39aの回動動作において、画像表示装置80や絞りST(図7(A)参照)とともに回動されることになる。この場合、回転する第3レンズLL3は、軸対称な球面又は非球面のみをレンズ面として含んで構成されるものであり、非軸対称な曲面(自由曲面)を含む導光装置20や投射レンズ30の第1レンズLL1は、回転せず姿勢を変えない。したがって、回動部RPによって光軸AXの回りに軸回転がなされても、導光光学系70の映像光に対する光学的作用(屈折反射の作用)は変化しない。また、以上について導光光学系70及び画像表示装置80と鏡筒39との関係の点から言い換えると、鏡筒39のうち、第1鏡筒部材39aは、画像表示装置80に接続されるとともに導光光学系70のうち軸対称曲面のみで構成される第3レンズLL3(軸対称レンズ)を収納し、第2鏡筒部材39bは、導光光学系70のうち導光装置20や第1レンズLL1といった非軸対称曲面を含む光学部材(非軸対称レンズ)を収納している、ということになる。他方、画像表示装置80から絞りSTまでの間にある光学部材である第3レンズLL3については、軸対称曲面であることを利用して画像表示装置80及び絞りSTとともに一体的に収納された第1鏡筒部材39aごと回動させるものとすることで、簡易な構造で高精度に回動を行うものとすることができる。
In the case of the above configuration, only the third lens LL3 of the
図11は、映像表示素子82のパネル面から射出された映像光の光線束の鏡筒39の内部における様子を示す図である。図示のように、映像光GLは、絞りST(図7(A)参照)が設けられる絞り部SSの近辺で光線束全体の径が最も小さくなる。本実施形態の場合、第1鏡筒部材39aの先端側に絞りSTが設けられるので、図11に示すように、鏡筒39を構成する第1鏡筒部材39a(すなわち固定部FF)と第2鏡筒部材39b(すなわち可動部MM)との結合部分BIは、光線束全体の径が最も小さくなる絞り部SSの近辺、すなわち鏡筒39の径が最も小さくなる括れた箇所に配置されることになる。したがって、例えば図示のように、回動部RPを構成するものとしてのアクチュエーターAC(例えばマイクロモーター等)、あるいはアクチュエーターAC以外のその他の各機構(例えば回動動作用のギヤ等)を設けるに際して、設置スペースが確保しやすいものとなる。また、当該箇所は、鏡筒39とともに一体成形可能な絞りSTを設けるのみでレンズ等の設置が必要ないため、製造工程上においてUV接着等を行う必要がない。
FIG. 11 is a view showing the inside of the
また、頭部搭載型ディスプレイ100は、図6(A)及び6(B)に示す第1の姿勢(横長の画像表示)と、図6(C)及び6(D)に示す第2の姿勢(縦長の画像表示)との双方において、映像光の導光を確保すべく、導光光学系70を構成する光学系において映像光を導光させる有効領域を十分に広くしている。すなわち、導光光学系70を構成する全ての光学部材の有効領域において、図12に示すように光軸AXに垂直な面で光学部材の有効領域を見た場合に、矢印A1に示す第1の姿勢と第2の姿勢との切替えのうち、第1の姿勢において映像光を導光させるために必要な有効領域PA1と、第2の姿勢において光学部材の映像光を導光させるために必要な有効領域PA2との双方の有効領域PA1,PA2を包含するような有効領域PXを各光学部材において確保するものとしている。なお、図示の例では、有効領域PXは、光軸AXを中心として各有効領域PA1,PA2を包含するのに十分な半径を有する円領域となっている。なお、軸対称曲面であることを利用して画像表示装置80及び絞りSTとともに一体的に回動する第3レンズLL3の有効領域については、必ずしも有効領域PXに示す条件を満たす必要がなく、例えば円形状になっていないものであっても採用できる。
In addition, the head mounted
以下、図13を参照して、映像光等の光路の一例について上記構成の頭部搭載型ディスプレイ100に基づいて説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 13, an example of an optical path of image light and the like will be described based on the head mounted
画像表示装置80から射出された映像光GLは、導光光学系70のうち第1レンズLL1を含む投射レンズ30を通過して収束されつつ、導光装置20の導光部材10に設けた第4面S14に入射する。第4面S14を通過した映像光GLは、収束しつつ進み、第5面S15で反射され、第4面S14に内側から再度入射して反射される。第4面S14で反射された映像光GLは、第3面S13に入射して全反射され、第1面S11に入射して全反射される。ここで、映像光GLは、第3面S13を経由する前後において、導光部材10中に中間像を形成する。この中間像の像面は、映像表示素子82の像面に対応するものである。第1面S11で全反射された映像光GLは、第2面S12に入射するが、特に第2面S12に設けたハーフミラー層に入射した映像光GLは、このハーフミラー層を部分的に透過しつつも部分的に反射されて第1面S11に再度入射して通過する。第1面S11を通過した映像光GLは、観察者の眼の瞳又はその等価位置に略平行光束として入射する。つまり、観察者は、虚像としての映像光により、映像表示素子(映像素子)82上に形成された画像を観察することになる。
The image light GL emitted from the
一方、外界光については、第3面S13と第1面S11とが互いに略平行な平面となっており、かつ、第3面S13を延長した第3透過面S53と第1面S11を延長した第1透過面S51とが存在することで、収差等をほとんど生じることなく、歪みのない外界像を観察者に観察させる。以上のようにして、導光装置20は、映像光と外界光とを重畳させるシースルータイプの光学系を構成するものとなっている。
On the other hand, for the external light, the third surface S13 and the first surface S11 are substantially parallel to each other, and the third transmission surface S53 and the first surface S11 are extended by extending the third surface S13. The presence of the first transmission surface S51 causes the observer to observe the distortion-free external image with hardly any aberration or the like. As described above, the
以下、図14を参照して、頭部搭載型ディスプレイ100を構成する第1及び第2表示装置100A,100Bの組付けについて簡単に説明する。まず、各表示装置100A,100Bを構成する一対の固定部FFa,FFb(FF)と一対の可動部MMa,MMb(MM)とは、別箇にそれぞれ組みつけられる。このうち鏡筒39の第2鏡筒部材39bに接続する部分である固定部FFa,FFbは、枠部102にそれぞれ組付け・固定される。その後、各可動部MMa,MMbをそれぞれに対応する固定部FFa,FFbに組付けられる。より具体的には、対応する第1鏡筒部材39aの取付部Daと第2鏡筒部材39bの取付部Dbとをそれぞれ嵌め合わせることで回動可能に取り付けられる。
Hereinafter, with reference to FIG. 14, assembling of the first and
以上のように、本実施形態に係る頭部搭載型ディスプレイ100は、回動部RPによって画像表示装置80を含む各光学部材を回動させることで、縦横比を変化させて画像を表示可能としている。この際、回動部RPは、画像表示装置80の映像素子である映像表示素子82における映像光の射出面形状に対応する形状の開口OPを有する絞りSTを画像表示装置80とともに回動させている。これにより、横長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも縦長のアスペクト比の画像を映し出す場合にも迷光の発生を抑制でき、導光光学系70による映像光の導光を良好な状態に維持でき、良好な画像表示が可能となる。
As described above, the head mounted
〔その他〕
以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記各実施形態では、絞りSTの位置あるいはこれに近い位置を基準として可動部MMと固定部FFとが設けられるものとなっているが、導光光学系70を構成する各光学部材のうちどこまで可動部MMとしどこから固定部FFとするかについては、種々設定可能である。例えば、図15に一例を示すように、本実施形態の頭部搭載型ディスプレイ100あるいはこれと同様な構成の頭部搭載型ディスプレイにおいても、光軸AX上の回動ポイントPT1〜PT3を基準として可動部MMと固定部FFとを決定することが考えられる。具体的には、本実施形態では、図示のうち回動ポイントPT1を基準として可動部MMと固定部FFとが定まっている。すなわち、投射レンズ30の第2レンズLL2と第3レンズLL3との間の位置であって、特に、絞りSTが存在する絞り部SSの付近を境として、可動部MMと固定部FFとに分けている。しかし、このような回動ポイントPT1に限らず、例えば図示のように、回動ポイントPT2を基準とする、すなわち投射レンズ30の第1レンズLL1と第2レンズLL2との間の位置を境として、可動部MMと固定部FFとに分けるものとしてもよい。上記の例では、第3レンズLL3のみならず、第2レンズLL2も軸対称な球面又は非球面(軸対称曲面)のみをレンズ面として含んで構成されている。したがって、鏡筒において回動ポイントPT2を基準とする第1鏡筒部材と第2鏡筒部材とに分割可能であり、かつ、回動部を構成する各機構を設けるのに十分なスペース確保等が可能であれば、回動ポイントPT2を基準として可動部MMと固定部FFとに切り分けるものとしてもよい。また、例えば投射レンズ30を構成する各レンズLL1〜LL3のいずれもが非軸対称な曲面(自由曲面)を含むような場合には、回動ポイントPT3を基準とする、すなわち第3レンズLL3と画像表示装置80との間の位置を境として、可動部MMと固定部FFとに分けるものとしてもよい。なお、この場合、例えば絞りSTについては、画像表示装置80と同期して回動させるための別機構を設けて回動させるものとしてもよい。また、上記の導光光学系70は、一例であり、例えば投射レンズ30を構成するレンズ枚数は、種々の場合があるものとすることができる。この場合も、非軸対称な曲面(自由曲面)以外のレンズについては、画像表示装置80等とともに回動させることができる。また、投射レンズ30が非軸対称な曲面(自由曲面)を含まないものとし、投射レンズ30全体を画像表示装置80等とともに回動させるものとしてもよい。
[Others]
Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the scope of the invention. For example, in the above embodiments, the movable portion MM and the fixed portion FF are provided with reference to the position of the aperture stop ST or a position close thereto, but in each of the optical members constituting the light guiding
また、頭部搭載型ディスプレイの構造としては、上記以外に、例えば、図16に示す一変形例のように、インナーフレームを有しない構成としてもよい。具体的には、図16に示す頭部搭載型ディスプレイ100は、観察者の眼前を透視可能に覆う第1及び第2導光装置20a,20bと、両導光装置20a,20bを支持する枠部102と、枠部102の左右両端から後方のつる部分(テンプル)104にかけての部分に付加された第1及び第2像形成本体部105a,105bと、鼻受部40とを備え、左右一対の構成で両眼視をさせることができるものとなっている。また、図16に示す例において、例えばつる部分(テンプル)の無いインナーフレーム(図3(A)において省略したつる部分が実際に存在しない構成のインナーフレーム)を設けるものとしてもよい。
Moreover, as a structure of a head mounted display, it is good also as a structure which does not have an inner frame other than the above, for example like 1 modification shown in FIG. Specifically, the head mounted
また、頭部搭載型ディスプレイ100は、横長の画像を映し出す場合と縦長の画像を映し出す場合との切替において、外部からの指示情報を受け付けるとともに、当該指示情報に基づいて回動部RPによる回動動作での縦横の変換制御を行う変換制御部をさらに備えるものとすることができる。この場合、例えば上記回動部RPによる動作に加え、変換制御部での画像処理による補正処理を併せて行うものとすることも可能である。例えば上記では、横長の表示と縦長の表示とを切替え可能とするために、回動部RPにより90°回動するものとしているが、90°以上の回動をさせたい場合には、90°以上の回動分については、画像補正処理により行うものとしてもよい。
Further, the head-mounted
また、画像処理による補正処理を行う際には、回動部RPにスイッチ等の検出部を設け、頭部搭載型ディスプレイ100の画像制御を行う制御部において、当該検出部から検出される横長の表示であるか縦長の表示であるかの検出信号に基づいて必要な補正処理を行うものとしてもよい。
In addition, when performing correction processing by image processing, a detection unit such as a switch is provided in the rotation unit RP, and in a control unit that performs image control of the head-mounted
また、横長の表示と縦長の表示との切替えについては、各種制御と連動して行うようにすることが可能であり、例えば、入力される画像情報がスマートフォン等の縦長画像に適しているものである等の信号に従って切替の制御を行うものとすることができる。より具体的には、例えば頭部搭載型ディスプレイ100が接続された機器がスマートフォン等であると判断された場合に自動で切り替えるものとする等が考えられる。
In addition, switching between horizontally long display and vertically long display can be performed in conjunction with various controls. For example, the input image information is suitable for a vertically long image such as a smartphone. Control of switching may be performed according to a certain signal. More specifically, for example, when it is determined that the device to which the head-mounted
また、画像の表示の仕方に応じて、横長の表示と縦長の表示との切替えを行うものとしてもよい。例えば、表示画面全体のうち上側のみに表示をする場合には横長の表示とし、表示画面全体のうち横側(左側又は右側)のみに表示をする場合には縦長の表示とするように切替えを行うように制御することが考えられる。 Further, switching between horizontally long display and vertically long display may be performed according to the method of displaying an image. For example, switching is performed so as to display horizontally long when displaying only on the upper side of the entire display screen, and as displaying vertically long when displaying only on the horizontal side (left or right) of the entire display screen. It is conceivable to control to do.
また、上記では、導光部材10の内部に映像表示素子82の表示像に対応する中間像を形成するものとしているが、中間像を形成せずにシースルーを行う頭部搭載型ディスプレイにおいても適用可能である。
Further, although the intermediate image corresponding to the display image of the
上記の説明では、画像表示装置80として、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82を用いているが、画像表示装置80としては、透過型の液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82に限らず種々のものを利用可能である。例えば、反射型の液晶表示デバイスを用いた構成も可能であり、液晶表示デバイス等からなる映像表示素子82に代えてデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることもできる。また、画像表示装置80として、LEDアレイやOLED(有機EL)などに代表される自発光型素子を用いることもできる。
In the above description, the
上記実施形態では、透過型の液晶表示デバイス等からなる画像表示装置80を用いているが、これに代えて走査型の画像表示装置を用いることもできる。
In the above embodiment, the
上記の説明では、一対の表示装置100A,100Bを備える頭部搭載型ディスプレイ100について説明しているが、単一の表示装置とできる。つまり、右眼及び左眼の双方に対応して、一組ずつ導光光学系70及び画像表示装置80を設けるのではなく、右眼又は左眼のいずれか一方に対してのみ導光光学系70及び画像表示装置80を設け、画像を片眼視する構成にしてもよい。片眼視の場合、両眼視の場合と異なり左右の眼で表示の状態(横長とするか縦長とするか)を一致させるという概念が生じない。したがって、例えば上記回動部RPによる回動動作を手動による簡易なものとしてもよい。一方、両眼視の場合において回動動作を手動とすることも可能であり、この場合、例えば左右双方について同期して回転動作するように、例えばギヤ機構等による連動機構を設けるものとすることができる。
In the above description, the head mounted
上記の説明では、導光部材10等が眼の並ぶ横方向に延びているが、導光部材10を縦方向に延びるように配置することもできる。この場合、導光部材10は、直列的ではなく並列的に平行配置された構造を有することになる。
In the above description, the
上記の説明では、画像光と外界光とを重畳させる態様についてのみ説明しているが、例えば画像光のみ視認させ、外界光を観察させない表示装置において適用してもよい。 In the above description, only the aspect in which the image light and the external light are superimposed is described. However, for example, the present invention may be applied to a display device in which only the image light is visually recognized and the external light is not observed.
また、上記では、絞りSTにおいて、開口OPの形状は、図5等に示す横長で上下左右方向について対称な長円形状を有しているものとしているが、これに限らず種々の形状とすることができ、上下対称・左右非対称な形状とすることで、例えばゴースト光の発生を抑制するための遮光を行うものとしてもよい。また、絞りSTの配置箇所についても、回動可能な機構が設けられれば、上記の例に限らず種々の箇所に配置することができる。 Further, in the above description, in the diaphragm ST, the shape of the opening OP is a horizontally long oblong shape shown in FIG. 5 or the like and symmetrical in the up, down, left, and right directions. In order to suppress the generation of ghost light, for example, light shielding may be performed by making the shape up-down symmetrical and left-right asymmetry. Further, the arrangement position of the diaphragm ST can also be arranged at various places without being limited to the above example as long as a rotatable mechanism is provided.
AC…アクチュエーター、 AX…光軸、 BI…結合部分、 CC…接着層、 CN…接合部、 D1…長手方向、 D2…短手方向、 Da…取付部、 Db…取付部、 EP…エッジ部分、 FF…固定部、 FFa,FFb…固定部、 GG…溝部、 GL…映像光、 IN…インナーフレーム、 LL1−LL3…レンズ、 MM…可動部、 MMa,MMb…可動部、 、 OP…開口、 PA,PB…枠体部分、 PA1,PA2,PX…有効領域、 PR…小突起、 PT1−PT3…回動ポイント、 RM…光反射膜、 RP…回動部、 RR1…映像領域、 S11−S15…面、 S51−S53…透過面、 SO…ストッパー機構、 SP…ストッパー、 SPa…ストッパー本体部、 SS…絞り部、 TA,TB…つる部分、 US…凹凸構造、 10…導光部材、 10n…リブ、 11…導光部分、 12…導光部分、 20,20a,20b…導光装置、 27…ハードコート層、 30…投射レンズ、 39…鏡筒、 39a…第1鏡筒部材、 39b…第2鏡筒部材、 39t…端部、 40…鼻受部、 50…光透過部材、 70…導光光学系、 80…画像表示装置、 82…映像表示素子、 86…映像素子ケース、 100…頭部搭載型ディスプレイ、 100A,100B…表示装置、 102…枠部、 105a,105b…像形成本体部、 105d…外装部材、 107…フレーム、 107a…正面部、 107b,107c…側面部、 108…樹脂部
AC: Actuator, AX: Optical axis, BI: Coupling portion, CC: Adhesive layer, CN: Junction, D1: Longitudinal direction, D2: Short direction, Da: Mounting portion, Db: Mounting portion, EP: Edge portion, FF: Fixed part, FFa, FFb: Fixed part, GG: Grooved part, GL: Video light, IN: Inner frame, LL1-LL3: Lens, MM: Movable part, MMa, MMb: Movable part,, OP: Opening, PA , PB: frame portion, PA1, PA2, PX: effective area, PR: small projection, PT1-PT3: pivoting point, RM: light reflecting film, RP: pivoting portion, RR1: video area, S11-S15: Surface, S51-S53: Transmission surface, SO: Stopper mechanism, SP: Stopper, SPa: Stopper main body portion, SS: Diaphragm portion, TA, TB: Vine portion, US: Irregular structure, 10: Light guide portion 10 n: rib 11: light guide portion 12: light guide portion 20, 20a, 20b: light guide device 27: hard coat layer 30: projection lens 39: lens barrel 39a: first lens barrel member , 39b: second lens barrel member, 39t: end portion, 40: nose support portion, 50: light transmission member, 70: light guiding optical system, 80: image display device, 82: image display element, 86: image element case 100: head mounted display 100A, 100B: display device 102: frame portion 105a, 105b: image forming main body portion 105d: exterior member 107: frame 107a: front portion 107b, 107c: side portion , 108 ... resin part
Claims (9)
前記映像素子からの映像光を導光する導光光学系と、
前記映像素子における映像光の射出面形状に対応する形状の開口を有する絞りと、
前記映像素子とともに前記絞りを回動させる回動部と
を備え、
前記導光光学系は、前記映像素子からの映像光を通過させる光学面として軸対称曲面と非軸対称曲面とを含み、
前記軸対称曲面と前記非軸対称曲面とは、入射側光軸に沿って配置され、
前記回動部は、前記導光光学系を構成する光学部材のうち前記軸対称曲面を含む光学部材、及び前記映像素子並びに前記絞りを、前記入射側光軸回りに90°回動させる頭部搭載型ディスプレイ。 A video element that produces video light;
A light guide optical system for guiding image light from the image element;
A stop having an aperture having a shape corresponding to the shape of an exit surface of image light in the image element;
And a pivoting unit for pivoting the diaphragm together with the video element;
The light guiding optical system includes an axially symmetric curved surface and a non-axially symmetric curved surface as an optical surface through which image light from the image element passes.
The axisymmetric curved surface and the non-axisymmetric curved surface are disposed along the incident side optical axis,
The rotating unit is a head to 90 ° rotating optical element, and the image sensor and the diaphragm, on the incident side optical axis including the axisymmetric curved surface of the optical member constituting the light guide optical system On-board display.
前記回動部は、前記映像素子から前記軸対称レンズまでを回動させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の頭部搭載型ディスプレイ。 The light guiding optical system includes an axially symmetric lens having the axially symmetric curved surface as an optical surface, and a non-axially symmetric lens having the non-axially symmetric curved surface as an optical surface,
The head mounted display according to any one of claims 1 to 3, wherein the pivoting portion pivots from the video element to the axisymmetric lens.
前記映像素子からの映像光を導光する導光光学系と、
前記映像素子における映像光の射出面形状に対応する形状の開口を有する絞りと、
前記映像素子とともに前記絞りを回動させる回動部と
を備え、
前記導光光学系を構成する複数の光学部材を固定する鏡筒をさらに備え、
前記鏡筒は、前記映像素子に接続されるとともに前記導光光学系のうち軸対称曲面のみで構成される光学部材を収納する第1鏡筒部材と、前記導光光学系のうち非軸対称曲面を含む光学部材を収納する第2鏡筒部材とで構成され、
前記軸対称曲面のみで構成される光学部材と前記非軸対称曲面を含む光学部材とは、入射側光軸に沿って配置され、
前記回動部は、前記鏡筒のうち前記第1鏡筒部材を前記入射側光軸回りに90°回動させる頭部搭載型ディスプレイ。 A video element that produces video light;
A light guide optical system for guiding image light from the image element;
A stop having an aperture having a shape corresponding to the shape of an exit surface of image light in the image element;
And a pivoting unit for pivoting the diaphragm together with the video element;
It further comprises a lens barrel for fixing a plurality of optical members constituting the light guiding optical system,
The lens barrel is a first lens barrel member that is connected to the image element and that accommodates an optical member formed of only an axisymmetric curved surface of the light guiding optical system, and a non-axisymmetric of the light guiding optical system And a second barrel member for housing an optical member including a curved surface,
The optical member constituted only by the axisymmetric curved surface and the optical member including the non-axisymmetric curved surface are disposed along the incident side optical axis,
The said rotation part is a head mounted display which rotates 90 degrees of said 1st barrel member about the said incident side optical axis among the said lens barrels.
前記第2鏡筒部材は、前記導光装置を位置決めする、請求項5及び6のいずれか一項に記載の頭部搭載型ディスプレイ。 The light guiding optical system includes a light guiding member for guiding the image light by being reflected on the inner surface, and a light transmitting member for causing the external light and the image light to be overlapped for visual recognition by being attached to the light guiding member. Including a light guide device,
The head mounted display according to any one of claims 5 and 6, wherein the second lens barrel member positions the light guiding device.
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